威立雅水務(wù)技術(shù)高級工程師宮曼麗博士
下面我們有請威立雅水務(wù)技術(shù)高級工程師宮曼麗做報(bào)告。她的報(bào)告題目是威立雅先進(jìn)的污泥處理解決方案及新案例介紹。
宮曼麗：尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)，嘉賓，以及在座的各位同仁，大家上午好。今天要和大家一同探討的是威立雅的污泥處理技術(shù)，包含基于與消化工藝相關(guān)的（熱電聯(lián)產(chǎn)，熱水解，協(xié)同厭氧消化技術(shù)）和污泥焚燒技術(shù)以及相關(guān)的案例。
這張圖是我們威立雅公司的污泥戰(zhàn)略圖，其中囊括了所有威立雅的污泥處理技術(shù)，大家可以看到，這些技它主要是以消化為中心展開的。這里根據(jù)沼氣的利用，最終污泥的回用用途以及污泥中N、P元素的回收情況，可以將這些污泥處理技術(shù)大致分為三種類型，即能源利用型，產(chǎn)品回用型和原料回收型。
第一種要和大家分享的基于消化工藝的先進(jìn)的污泥處理技術(shù)是消化和熱電聯(lián)產(chǎn)。威立雅在中國有兩個(gè)消化和熱電聯(lián)產(chǎn)的案例，目前運(yùn)行的都不錯(cuò)。第一個(gè)業(yè)績是烏魯木齊河?xùn)|污水處理廠污泥消化和熱電聯(lián)產(chǎn)工程，該項(xiàng)目的處理規(guī)模是40萬噸污水/天。污泥消化工程包括兩期：一期4座消化池的改造和二期2座消化池的新建。一共6座消化池。配備有3臺500kw的沼氣發(fā)電機(jī)，2臺500kw的沼氣鼓風(fēng)機(jī)。
這座污水處理廠每天共產(chǎn)生約120噸干泥。實(shí)際沼氣產(chǎn)量為32400Nm3/d（該廠現(xiàn)階段未滿負(fù)荷運(yùn)行）。產(chǎn)生的沼氣約有 40%進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)，20%拖動沼氣鼓風(fēng)機(jī)，30%用于沼氣鍋爐。最終，該廠實(shí)現(xiàn)了熱能的100%回用，電能自給率65%。
第二個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)的業(yè)績是青島麥島污水處理廠污泥消化和熱電聯(lián)產(chǎn)工程。這個(gè)業(yè)績已經(jīng)在多次會議上討論過，該廠的日處理規(guī)模為14萬噸污水。設(shè)有有兩座消化池，單座容積12000立方米。日設(shè)計(jì)進(jìn)泥量48噸干泥，沼氣日產(chǎn)量15000立方米。沼氣全部供給4臺400kw的國產(chǎn)沼氣發(fā)電機(jī)進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)，發(fā)電余熱用來給消化池保溫。通過熱電聯(lián)產(chǎn)可以實(shí)現(xiàn)電能覆蓋到全廠用電量接近70%的目標(biāo)。
第二種基于消化應(yīng)運(yùn)而生的污泥處理技術(shù)是污泥熱水解技術(shù)。它一般是作為消化的一種預(yù)處理工藝出現(xiàn)的。熱水解就是利用高溫高壓蒸汽，實(shí)現(xiàn)對污泥蒸和煮的過程。在這個(gè)過程中，污泥細(xì)胞破壁，胞內(nèi)物質(zhì)溶出，成為了可以利用的一部分基質(zhì)。這樣一來，沼氣產(chǎn)量得到了提高；污泥粘度降低，使得消化池可以接收含固率更高的污泥；對污泥進(jìn)行高溫蒸煮也是一個(gè)細(xì)菌滅活的過程，因此污泥的衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)也將得到改善；最后，消化后脫水工藝可以實(shí)現(xiàn)更高的污泥含固率；減少后續(xù)處理或處置的設(shè)備或污泥體積。
熱水解工藝的運(yùn)行參數(shù)是運(yùn)行溫度165度，停留時(shí)間30-45分鐘，運(yùn)行壓力7巴，用11巴壓力的飽和蒸氣對污泥進(jìn)行加熱，進(jìn)泥濃度在16%DS以上。經(jīng)過多年的研究和工程經(jīng)驗(yàn)反饋，目前威立雅的熱水解工藝分為間歇式和連續(xù)式兩種。
間歇式的工藝包含預(yù)熱罐，反應(yīng)罐，緩沖罐，污泥和新鮮蒸汽混合用的動態(tài)混合器組成。污泥在預(yù)熱罐中完成預(yù)熱過程，熱源來自于緩沖罐產(chǎn)生的廢熱蒸汽；在反應(yīng)罐中依次完成注泥、反應(yīng)和卸泥的過程；污泥在緩沖罐中臨時(shí)儲存，并釋放廢熱蒸汽。
連續(xù)式污泥熱水解工藝可以處理含固率大于25%的污泥。污泥和蒸汽在蒸汽混合器中混合，再進(jìn)入到管式反應(yīng)器中反應(yīng)。在反應(yīng)器中保持污泥的停留時(shí)間大于30分鐘。接下來經(jīng)過兩級換熱，回收熱量，提高系統(tǒng)熱效率。高溫?zé)嵊脕懋a(chǎn)蒸汽，共熱水解自身利用；低溫蒸汽可以用來給其他消化池保溫或者建筑加熱。
圖示是威立雅在英國Esholt污水處理廠的間歇式熱水解工藝現(xiàn)場照片。該熱水解工藝的污泥日處理量為82.5噸干泥。采用6座熱水解反應(yīng)器，單座容積23立方米。
這是我公司在法國里爾馬凱特污水處理廠采用的連續(xù)式熱水解的現(xiàn)場照片。這個(gè)項(xiàng)目的日處理能力是60噸干泥。熱水解采用12米長的管式反應(yīng)器，外殼包有保溫層。這座污水處理廠環(huán)河而建，威立雅為其進(jìn)行了水廠處理工藝的升級改造，采用了緊湊型工藝，增設(shè)了三級處理工藝。泥區(qū)主要采用熱水解+消化+干化的處理工藝。
第三種和消化相關(guān)的工藝是聯(lián)合厭氧消化，Biomet®。這個(gè)工藝與普通協(xié)同厭氧消化相比，前面增加了水解段。這樣做的目的是可以促進(jìn)揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)生，給產(chǎn)甲烷菌提供更多的可利用的底物，從而使得產(chǎn)甲烷的反應(yīng)向正方向進(jìn)行。
這是威立雅在南布達(dá)佩斯污水廠的聯(lián)合厭氧消化的業(yè)績。增加聯(lián)合厭氧消化之后，沼氣產(chǎn)量提高了4倍，熱電聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)電提高的3倍，能源自給率達(dá)到80%。
跟消化相關(guān)的技術(shù)，都會有沼氣產(chǎn)生。因此，威立雅也開發(fā)了基于膜工藝的沼氣提純技術(shù)。采用中空纖維膜，利用二氧化碳和甲烷在膜中不同的透過速度，實(shí)現(xiàn)甲烷的分離和提純。
第二類在這里想和大家分享的污泥處理技術(shù)是污泥焚燒。威立雅的污泥焚燒技術(shù)主體工藝采用的是鼓泡式流化床焚燒爐。它是由風(fēng)室、拱頂、砂床、燃燒室、爐頂和煙道組成。污泥在爐內(nèi)燃燒，遵循“3T”規(guī)則，煙氣經(jīng)過換熱和煙氣處理工段，最后處理后的潔凈煙氣達(dá)到歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)排放。由于焚燒爐是用耐火磚砌筑而成，內(nèi)部沒有移動部件，所以運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)費(fèi)用低。
污泥焚燒后煙氣進(jìn)入的下一設(shè)備是煙氣換熱器。換熱器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能：第一個(gè)功能是給流化空氣預(yù)熱；另一個(gè)功能是回收煙氣中的熱量，提高系統(tǒng)的熱效率。若焚燒之前有干化工藝存在，那么這部分回收的熱量可以轉(zhuǎn)換成飽和蒸汽，供給干化機(jī)使用。
經(jīng)過換熱之后的煙氣，它的溫度已經(jīng)降低到200度左右，可以進(jìn)入煙氣處理工段。目前，煙氣處理的主流工藝是干法處理工藝。即在線投加碳酸氫鈉和粉末活性炭，去除污染物質(zhì)，反應(yīng)產(chǎn)物被后續(xù)的布袋除塵器截留。
香港污泥焚燒是目前世界上最大的污泥焚燒項(xiàng)目。日處理量2000噸濕泥，含固率30%以上。該污泥處理廠接收來自于全港11座污水廠產(chǎn)生的污泥。這些污泥通過船運(yùn)運(yùn)輸?shù)轿勰嗵幚韽S所在地——屯門。項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)已通過香港環(huán)保建筑協(xié)會的評估，體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的理念。廠區(qū)內(nèi)部建有海水淡化廠，供工藝用水使用。污水全部回用，不像深圳灣排放。熱量全部內(nèi)部利用。
該項(xiàng)目位于香港西南部，面向深圳灣。處理廠由兩條處理線完全相同的A廠和B廠組成，里面包含了污泥接收、焚燒、煙氣處理以及汽輪機(jī)發(fā)電等工藝。煙囪完美的和行政樓結(jié)合在一起。
這個(gè)項(xiàng)目煙氣處理采用的是干法處理工藝，煙氣產(chǎn)生的飛灰和余渣在送到填埋場填埋。廠區(qū)的整體設(shè)計(jì)與自然完美的融合在一起。在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)的時(shí)候，香港環(huán)保署向我們提出了一個(gè)要求。香港的污泥焚燒廠不僅僅要實(shí)現(xiàn)污泥焚燒的功能，還要為共眾普及環(huán)保意識提供平臺。因此，我們在設(shè)計(jì)的時(shí)候兼顧考慮了公眾環(huán)境教育中心，展覽長廊，報(bào)告廳等設(shè)施。
該處理廠還設(shè)置了輔助用途，比如設(shè)置了泳池、足浴、咖啡廳等。泳池中的溫水就是煙氣余熱換熱來的。
香港污泥焚燒廠是香港政府對減少碳足跡承諾的一座樣板工程，是創(chuàng)立公眾環(huán)保意識的社會資產(chǎn)。這座未來型的建筑物將成為香港的地標(biāo)。2016年香港T-PARK污泥處理項(xiàng)目獲得香港設(shè)計(jì)協(xié)會DFA亞洲最具影響力設(shè)計(jì)獎。最后，污泥焚燒是適合中國國情的，針對特大型和大型城市污泥處理處置的切實(shí)可行的方法之一。
主持人（杭世珺總工程師）：謝謝宮博士的介紹。威立雅在污泥的處理處置技術(shù)上非常全面，在國際和國內(nèi)都是非常知名的。今天比較突出的幾點(diǎn)，一點(diǎn)是污泥熱水解技術(shù)，有間歇式和連續(xù)式兩種。對于沼氣也做了膜分離提純技術(shù)。另一點(diǎn)是關(guān)于污泥焚燒技術(shù)，香港T-Park污泥焚燒廠的成功運(yùn)營，對于國內(nèi)的大型污泥焚燒廠有很多經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。
